Grande simulação encontra nova origem dos buracos negros supermassivos

Quase todas as galáxias no Universo moderno tem um buraco negro supermassivo em seu centro. Suas massas às vezes pode chegar a até 10 bilhões de vezes a massa do Sol No entanto, sua origem ainda é um dos grandes mistérios da astronomia. Uma teoria popular é o modelo colapso direto onde as nuvens primordiais do colapso gás interestelar sob auto-gravidade para formar estrelas supermassivos que depois evoluem em buracos negros supermassivos. No entanto, estudos anteriores demonstraram que o colapso directo só funciona com gás primordial que consiste de apenas hidrogénio e hélio. elementos mais pesados, tais como mudanças de carbono e oxigénio a dinâmica do gás, fazendo com que o gás em colapso ao fragmento em muitas nuvens pequenas que formam pequenas estrelas da sua própria, em vez de algumas estrelas supermassivos. colapso direto de gás primordial sozinho não pode explicar o grande número de buracos negros supermassivos visto hoje.

Sunmyon Chon, um pós-bolseiro na Sociedade Japonesa para a Promoção da Universidade de Ciência e Tohoku e sua equipe usaram o Observatório Astronómico Nacional do supercomputador do Japão "Aterui II" para realizar simulações de alta resolução 3D de longo prazo para testar a possibilidade de que estrelas supermassivos pode formar-se mesmo em gás pesado elemento enriquecido. A formação de estrelas em nuvens de gás, incluindo elementos pesados ​​tem sido difícil para simular por causa do custo computacional de simular a separação violenta do gás, mas os avanços no poder de computação, especificamente a alta velocidade de cálculo do "Aterui II", encomendado em 2018, permitiu que a equipe para superar este desafio. Estas novas simulações tornam possível estudar a formação de estrelas de nuvens de gás em mais detalhes.

Ao contrário das previsões anteriores, a equipe de investigação descobriu que as estrelas supermassivos ainda pode formar a partir de heavy-elemento nuvens de gás enriquecido. Como esperado, as quebras de nuvem de gás se violentamente e muitas estrelas menores formar. No entanto, há um fluxo de gás forte em direção ao centro da nuvem; as estrelas menores são arrastados por este fluxo e são engolidos-up pelas estrelas maciças no centro. As simulações resultou na formação de um enorme tempo estelar 10.000 mais massivo do que o Sol "Esta é a primeira vez que temos mostrado a formação de uma tão grande precursor buraco negro no nuvens enriquecidas em pesadas-elementos. Acreditamos que a estrela gigante assim formado vai continuar a crescer e evoluir para um buraco negro gigante", diz Chon .

Este novo modelo mostra que não só gás primordial, mas também de gás contendo elementos pesados ​​podem formar estrelas gigantes, que são as sementes de buracos negros. "Nosso novo modelo é capaz de explicar a origem dos buracos mais negros do que os estudos anteriores, e este resultado leva a uma compreensão unificada da origem dos buracos negros supermassivos", diz Kazuyuki Omukai, professor da Universidade de Tohoku.